Исследователи, возможно, обнаружили нового союзника в борьбе с одним из наиболее инвазивных насекомых, угрожающих деревьям, сельскохозяйственным культурам и другим объектам.
Под руководством доцента кафедры энтомологии Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни Виргинского политехнического института Скотти Янга учёные нашли новый способ использования муравьёв и определения того, проникли ли пятнистые лантерные мухи в новую территорию.
Результаты исследования опубликованы в двух статьях в журналах Pest Management Science и Neobiota.
Пятнистые лантерные мухи: угроза для растений
Пятнистые лантерные мухи, родом из Азии, распространились по некоторым частям Соединённых Штатов после их появления в стране в 2014 году, нанося ущерб виноградникам, декоративным деревьям и даже садам на заднем дворе.
Эти насекомые используют свой ротовой аппарат, похожий на соломинку, чтобы питаться соком растений, а затем оставляют после себя сахаристое вещество, называемое медвяной росой, которое не только создаёт липкий беспорядок, но и содержит ДНК насекомого.
Муравьи как помощники в борьбе с лантерными мухами
Муравьи обожают медвяную росу. Они ищут её, едят, приносят в свои гнёзда и делятся с другими муравьями. Эта особенность натолкнула Янга на мысль: могут ли эти муравьи-собиратели медвяной росы служить системой раннего предупреждения о появлении пятнистых лантерных мух?
Оказалось, что могут.
Ян, сотрудник Центра глобальных изменений Виргинского политехнического института, обнаружил, что муравьи, которые добывали пищу в районах со пятнистыми лантерными мухами, несли в своём организме следы ДНК этих насекомых — в частности, в медвяной росе, которую они ели.
Анализируя муравьёв в лаборатории, учёные могли достоверно определить, присутствовали ли пятнистые лантерные мухи в этом районе, даже если самих насекомых не было видно.
«Муравьи — это природные искатели сахара, — говорит Янг. — Если пятнистая лантерная муха оставила даже крошечную каплю медвяной росы, муравьи, скорее всего, её найдут. Они постоянно в движении, ищут пищу, и их способность преодолевать большие расстояния делает их удивительно эффективными в сборе следов пятнистых лантерных мух».
Метод обнаружения ДНК лантерных мух с помощью муравьёв
Чтобы проверить муравьёв на наличие ДНК лантерных мух, команда использовала метод, называемый тестированием ДНК окружающей среды. Как и люди, оставляющие после себя клетки кожи или волосы, пятнистые лантерные мухи оставляют после себя крошечные кусочки ДНК в медвяной росе, которую они выделяют в качестве отходов.
Когда исследователи собирают муравьёв, они могут проанализировать их на наличие ДНК пятнистых лантерных мух с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая позволяет выявить даже малейшие следы ДНК, специфичные для лантерных мух.
Новый метод, названный Янгом и его лабораторией antDNA, оказался точным и эффективным. Муравьи, которые съели всего один раз медвяную росу от пятнистой лантерной мухи, всё ещё несли ДНК вредителя до пяти дней спустя. А поскольку муравьи активно перемещаются, они обнаруживали присутствие лантерных мух на расстоянии до 100 метров от известных очагов заражения.
Значение открытия
Пятнистая лантерная муха представляет серьёзную угрозу для экономически важных сельскохозяйственных культур и может стать неприятностью даже на вашем заднем дворе. Она питается многими видами растений, включая виноградную лозу, хмель и лиственные деревья. Во время питания она ослабляет растения и покрывает их медвяной росой, что может привести к росту сажистой плесени и дальнейшему ослаблению растения.
Лантерные мухи — сложный вид вредителей, и после их проникновения в район для их уничтожения может потребоваться несколько методов. Предпочтительнее обнаружить их как можно раньше. Чем раньше они будут обнаружены, тем легче остановить их распространение.
Именно поэтому метод antDNA так интересен, говорит Янг. Текущие методы обнаружения часто полагаются на то, что люди физически обнаруживают насекомых или их яйцевые кладки, что может быть сложной задачей, пока они не появятся в большом количестве. К тому времени с лантерными мухами становится гораздо сложнее бороться. С помощью этого нового подхода команды могут просто собрать муравьёв и провести тест antDNA, сэкономив время, деньги и здоровье растений-хозяев пятнистых лантерных мух.
«Одним из самых больших преимуществ использования муравьёв является то, что они живут практически везде: в лесах, на фермах, в городах — где угодно, — говорит Янг. — Их постоянный поиск пищи делает их идеальными сборщиками образцов ДНК пятнистых лантерных мух на передовой. Этот подход не ограничен типом среды обитания, и благодаря хорошо отработанным методам сбора муравьёв мы можем легко его масштабировать».
Перспективы
Значение выводов Янга выходит далеко за рамки борьбы с пятнистыми лантерными мухами. Любое насекомое, которое производит медвяную росу и оставляет после себя ДНК, потенциально может быть отслежено с помощью этого метода. Это означает более ранний и разумный способ защиты уязвимых сельскохозяйственных культур, лесов и природных экосистем.
Ян и его лаборатория сейчас разрабатывают готовый к использованию в полевых условиях набор antDNA, который позволит проводить молекулярный анализ на месте, получая результаты быстрее, иногда даже в течение того же дня. Это облегчит отслеживание и реагирование на новые нашествия пятнистых лантерных мух в режиме реального времени.
Источник: Virginia Tech